OSDN Git Service

2007-04-20 Robert Dewar <dewar@adacore.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / ada / tracebak.c
1 /****************************************************************************
2  *                                                                          *
3  *                         GNAT COMPILER COMPONENTS                         *
4  *                                                                          *
5  *                            T R A C E B A C K                             *
6  *                                                                          *
7  *                          C Implementation File                           *
8  *                                                                          *
9  *                     Copyright (C) 2000-2006, AdaCore                     *
10  *                                                                          *
11  * GNAT is free software;  you can  redistribute it  and/or modify it under *
12  * terms of the  GNU General Public License as published  by the Free Soft- *
13  * ware  Foundation;  either version 2,  or (at your option) any later ver- *
14  * sion.  GNAT is distributed in the hope that it will be useful, but WITH- *
15  * OUT ANY WARRANTY;  without even the  implied warranty of MERCHANTABILITY *
16  * or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License *
17  * for  more details.  You should have  received  a copy of the GNU General *
18  * Public License  distributed with GNAT;  see file COPYING.  If not, write *
19  * to  the  Free Software Foundation,  51  Franklin  Street,  Fifth  Floor, *
20  * Boston, MA 02110-1301, USA.                                              *
21  *                                                                          *
22  * As a  special  exception,  if you  link  this file  with other  files to *
23  * produce an executable,  this file does not by itself cause the resulting *
24  * executable to be covered by the GNU General Public License. This except- *
25  * ion does not  however invalidate  any other reasons  why the  executable *
26  * file might be covered by the  GNU Public License.                        *
27  *                                                                          *
28  * GNAT was originally developed  by the GNAT team at  New York University. *
29  * Extensive contributions were provided by Ada Core Technologies Inc.      *
30  *                                                                          *
31  ****************************************************************************/
32
33 /* This file contains low level support for stack unwinding using GCC intrinsic
34    functions.
35    It has been tested on the following configurations:
36    PowerPC/AiX
37    PowerPC/VxWorks
38    SPARC/Solaris
39    i386/GNU/Linux
40    i386/Solaris
41    i386/NT
42    i386/OS2
43    i386/LynxOS
44    Alpha/VxWorks
45    Alpha/VMS
46 */
47
48 #ifdef __alpha_vxworks
49 #include "vxWorks.h"
50 #endif
51
52 #ifdef IN_RTS
53 #define POSIX
54 #include "tconfig.h"
55 #include "tsystem.h"
56 #else
57 #include "config.h"
58 #include "system.h"
59 #endif
60
61 extern int __gnat_backtrace (void **, int, void *, void *, int);
62
63 /* The point is to provide an implementation of the __gnat_backtrace function
64    above, called by the default implementation of the System.Traceback package.
65
66    We first have a series of target specific implementations, each included
67    from a separate C file for readability purposes.
68
69    Then come two flavors of a generic implementation: one relying on static
70    assumptions about the frame layout, and the other one using the GCC EH
71    infrastructure.  The former uses a whole set of macros and structures which
72    may be tailored on a per target basis, and is activated as soon as
73    USE_GENERIC_UNWINDER is defined.  The latter uses a small subset of the
74    macro definitions and is activated when USE_GCC_UNWINDER is defined. It is
75    only available post GCC 3.3.
76
77    Finally, there is a default dummy implementation, necessary to make the
78    linker happy on platforms where the feature is not supported, but where the
79    function is still referenced by the default System.Traceback.  */
80
81 #define Lock_Task system__soft_links__lock_task
82 extern void (*Lock_Task) (void);
83
84 #define Unlock_Task system__soft_links__unlock_task
85 extern void (*Unlock_Task) (void);
86
87 /*-------------------------------------*
88  *-- Target specific implementations --*
89  *-------------------------------------*/
90
91 #if defined (__alpha_vxworks)
92
93 #include "tb-alvxw.c"
94
95 #elif defined (__ALPHA) && defined (__VMS__)
96
97 #include "tb-alvms.c"
98
99 #else
100 /* No target specific implementation.  */
101
102 /*----------------------------------------------------------------*
103  *-- Target specific definitions for the generic implementation --*
104  *----------------------------------------------------------------*/
105
106 /* The stack layout is specified by the target ABI. The "generic" scheme is
107    based on the following assumption:
108
109      The stack layout from some frame pointer is such that the information
110      required to compute the backtrace is available at static offsets.
111
112    For a given frame, the information we are interested in is the saved return
113    address (somewhere after the call instruction in the caller) and a pointer
114    to the caller's frame. The former is the base of the call chain information
115    we store in the tracebacks array. The latter allows us to loop over the
116    successive frames in the chain.
117
118    To initiate the process, we retrieve an initial frame pointer using the
119    appropriate GCC builtin (__builtin_frame_address).
120
121    This scheme is unfortunately not applicable on every target because the
122    stack layout is not necessarily regular (static) enough. On targets where
123    this scheme applies, the implementation relies on the following items:
124
125    o struct layout, describing the expected stack data layout relevant to the
126      information we are interested in,
127
128    o FRAME_OFFSET, the offset, from a given frame pointer, at which this
129      layout will be found,
130
131    o FRAME_LEVEL, controls how many frames up we get at to start with,
132      from the initial frame pointer we compute by way of the GCC builtin,
133
134      0 is most often the appropriate value. 1 may be necessary on targets
135      where return addresses are saved by a function in it's caller's frame
136      (e.g. PPC).
137
138    o PC_ADJUST, to account for the difference between a call point (address
139      of a call instruction), which is what we want in the output array, and
140      the associated return address, which is what we retrieve from the stack.
141
142    o STOP_FRAME, to decide wether we reached the top of the call chain, and
143      thus if the process shall stop.
144
145            :
146            :                   stack
147            |             +----------------+
148            |   +-------->|       :        |
149            |   |         | (FRAME_OFFSET) |
150            |   |         |       :        |  (PC_ADJUST)
151            |   |  layout:| return_address ----------------+
152            |   |         |     ....       |               |
153            +---------------  next_frame   |               |
154                |         |     ....       |               |
155                |         |                |               |
156                |         +----------------+               |  +-----+
157                |         |       :        |<- Base fp     |  |  :  |
158                |         | (FRAME_OFFSET) | (FRAME_LEVEL) |  |  :  |
159                |         |       :        |               +--->    | [1]
160                |  layout:| return_address -------------------->    | [0]
161                |         |       ...      |  (PC_ADJUST)     +-----+
162                +----------   next_frame   |                 traceback[]
163                          |       ...      |
164                          |                |
165                          +----------------+
166
167    o BASE_SKIP,
168
169    Since we inherently deal with return addresses, there is an implicit shift
170    by at least one for the initial point we are able to observe in the chain.
171
172    On some targets (e.g. sparc-solaris), the first return address we can
173    easily get without special code is even our caller's return address, so
174    there is a initial shift of two.
175
176    BASE_SKIP represents this initial shift, which is the minimal "skip_frames"
177    value we support. We could add special code for the skip_frames < BASE_SKIP
178    cases. This is not done currently because there is virtually no situation
179    in which this would be useful.
180
181    Finally, to account for some ABI specificities, a target may (but does
182    not have to) define:
183
184    o FORCE_CALL, to force a call to a dummy function at the very beginning
185      of the computation. See the PPC AIX target for an example where this
186      is useful.
187
188    o FETCH_UP_FRAME, to force an invocation of __builtin_frame_address with a
189      positive argument right after a possibly forced call even if FRAME_LEVEL
190      is 0. See the SPARC Solaris case for an example where this is useful.
191
192   */
193
194 /*--------------------------- PPC AIX/Darwin ----------------------------*/
195
196 #if ((defined (_POWER) && defined (_AIX)) || \
197 (defined (__ppc__) && defined (__APPLE__)))
198
199 #define USE_GENERIC_UNWINDER
200
201 struct layout
202 {
203   struct layout *next;
204   void *pad;
205   void *return_address;
206 };
207
208 #define FRAME_OFFSET 0
209 #define PC_ADJUST -4
210 #define STOP_FRAME(CURRENT, TOP_STACK) ((void *) (CURRENT) < (TOP_STACK))
211
212 /* The PPC ABI has an interesting specificity: the return address saved by a
213    function is located in it's caller's frame, and the save operation only
214    takes place if the function performs a call.
215
216    To have __gnat_backtrace retrieve its own return address, we then
217    define ... */
218
219 #define FORCE_CALL 1
220 #define FRAME_LEVEL 1
221
222 #define BASE_SKIP 1
223
224 /*---------------------------- PPC VxWorks------------------------------*/
225
226 #elif defined (_ARCH_PPC) && defined (__vxworks)
227
228 #define USE_GENERIC_UNWINDER
229
230 struct layout
231 {
232   struct layout *next;
233   void *return_address;
234 };
235
236 #define FORCE_CALL 1
237 #define FRAME_LEVEL 1
238 /* See the PPC AIX case for an explanation of these values.  */
239
240 #define FRAME_OFFSET 0
241 #define PC_ADJUST -4
242 #define STOP_FRAME(CURRENT, TOP_STACK) ((CURRENT)->next == 0)
243
244 #define BASE_SKIP 1
245
246 /*-------------------------- SPARC Solaris -----------------------------*/
247
248 #elif defined (sun) && defined (sparc)
249
250 #define USE_GENERIC_UNWINDER
251
252 /* These definitions are inspired from the Appendix D (Software
253    Considerations) of the SPARC V8 architecture manual.  */
254
255 struct layout
256 {
257   struct layout *next;
258   void *return_address;
259 };
260
261 #ifdef __arch64__
262 #define STACK_BIAS 2047 /* V9 ABI */
263 #else
264 #define STACK_BIAS 0    /* V8 ABI */
265 #endif
266
267 #define FRAME_LEVEL 0
268 #define FRAME_OFFSET (14 * sizeof (void*) + STACK_BIAS)
269 #define PC_ADJUST 0
270 #define STOP_FRAME(CURRENT, TOP_STACK) \
271   ((CURRENT)->return_address == 0|| (CURRENT)->next == 0 \
272    || (void *) (CURRENT) < (TOP_STACK))
273
274 /* The sparc register windows need to be flushed before we may access them
275    from the stack. This is achieved by way of builtin_frame_address only
276    when the "count" argument is positive, so force at least one such call.  */
277 #define FETCH_UP_FRAME_ADDRESS
278
279 #define BASE_SKIP 2
280 /* From the frame pointer of frame N, we are accessing the flushed register
281    window of frame N-1 (positive offset from fp), in which we retrieve the
282    saved return address. We then end up with our caller's return address.  */
283
284 /*------------------------------- x86 ----------------------------------*/
285
286 #elif defined (i386)
287
288 #ifdef __WIN32
289 #include <windows.h>
290 #define IS_BAD_PTR(ptr) (IsBadCodePtr((void *)ptr))
291 #else
292 #define IS_BAD_PTR(ptr) 0
293 #endif
294
295 #define USE_GENERIC_UNWINDER
296
297 struct layout
298 {
299   struct layout *next;
300   void *return_address;
301 };
302
303 #define LOWEST_ADDR 0
304 #define FRAME_LEVEL 1
305 /* builtin_frame_address (1) is expected to work on this target, and (0) might
306    return the soft stack pointer, which does not designate a location where a
307    backchain and a return address might be found.  */
308
309 #define FRAME_OFFSET 0
310 #define PC_ADJUST -2
311 #define STOP_FRAME(CURRENT, TOP_STACK) \
312   (IS_BAD_PTR((long)(CURRENT)->return_address) \
313    || (unsigned int)(CURRENT)->return_address < LOWEST_ADDR \
314    || (CURRENT)->return_address == 0|| (CURRENT)->next == 0  \
315    || (void *) (CURRENT) < (TOP_STACK))
316
317 #define BASE_SKIP (1+FRAME_LEVEL)
318
319 /* On i386 architecture we check that at the call point we really have a call
320    insn. Possible call instructions are:
321
322    call  addr16        E8 xx xx xx xx
323    call  reg           FF Dx
324    call  off(reg)      FF xx xx
325    lcall addr seg      9A xx xx xx xx xx xx
326
327    This check will not catch all cases but it will increase the backtrace
328    reliability on this architecture.
329 */
330
331 #define VALID_STACK_FRAME(ptr) \
332    (!IS_BAD_PTR(ptr) \
333     && (((*((ptr) - 3) & 0xff) == 0xe8) \
334         || ((*((ptr) - 5) & 0xff) == 0x9a) \
335         || ((*((ptr) - 1) & 0xff) == 0xff) \
336         || (((*(ptr) & 0xd0ff) == 0xd0ff))))
337
338 /*----------------------------- x86_64 ---------------------------------*/
339
340 #elif defined (__x86_64__)
341
342 #define USE_GCC_UNWINDER
343 /* The generic unwinder is not used for this target because it is based
344    on frame layout assumptions that are not reliable on this target (the
345    rbp register is very likely used for something else than storing the
346    frame pointer in optimized code). Hence, we use the GCC unwinder
347    based on DWARF 2 call frame information, although it has the drawback
348    of not being able to unwind through frames compiled without DWARF 2
349    information.
350 */
351
352 #define PC_ADJUST -2
353 /* The minimum size of call instructions on this architecture is 2 bytes */
354
355 /*----------------------------- ia64 ---------------------------------*/
356
357 #elif defined (__ia64__) && (defined (linux) || defined (__hpux__))
358
359 #define USE_GCC_UNWINDER
360 /* Use _Unwind_Backtrace driven exceptions on ia64 HP-UX and ia64
361    GNU/Linux, where _Unwind_Backtrace is provided by the system unwind
362    library. On HP-UX 11.23 this requires patch PHSS_33352, which adds
363    _Unwind_Backtrace to the system unwind library. */
364
365 #define PC_ADJUST -4
366
367
368 #endif
369
370 /*---------------------------------------------------------------------*
371  *--      The post GCC 3.3 infrastructure based implementation       --*
372  *---------------------------------------------------------------------*/
373
374 #if defined (USE_GCC_UNWINDER) && (__GNUC__ * 10 + __GNUC_MINOR__ > 33)
375
376 /* Conditioning the inclusion on the GCC version is useful to avoid bootstrap
377    path problems, since the included file refers to post 3.3 functions in
378    libgcc, and the stage1 compiler is unlikely to be linked against a post 3.3
379    library.  It actually disables the support for backtraces in this compiler
380    for targets defining USE_GCC_UNWINDER, which is OK since we don't use the
381    traceback capability in the compiler anyway.
382
383    The condition is expressed the way above because we cannot reliably rely on
384    any other macro from the base compiler when compiling stage1.  */
385
386 #include "tb-gcc.c"
387
388 /*------------------------------------------------------------------*
389  *-- The generic implementation based on frame layout assumptions --*
390  *------------------------------------------------------------------*/
391
392 #elif defined (USE_GENERIC_UNWINDER)
393
394 #ifndef CURRENT_STACK_FRAME
395 # define CURRENT_STACK_FRAME  ({ char __csf; &__csf; })
396 #endif
397
398 #ifndef VALID_STACK_FRAME
399 #define VALID_STACK_FRAME(ptr) 1
400 #endif
401
402 #ifndef MAX
403 #define MAX(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))
404 #endif
405
406 #ifndef FORCE_CALL
407 #define FORCE_CALL 0
408 #endif
409
410 /* Make sure the function is not inlined.  */
411 static void forced_callee (void) __attribute__ ((noinline));
412
413 static void forced_callee (void)
414 {
415   /* Make sure the function is not pure.  */
416   volatile int i __attribute__ ((unused)) = 0;
417 }
418
419 int
420 __gnat_backtrace (void **array,
421                   int size,
422                   void *exclude_min,
423                   void *exclude_max,
424                   int skip_frames)
425 {
426   struct layout *current;
427   void *top_frame;
428   void *top_stack;
429   int cnt = 0;
430
431   if (FORCE_CALL)
432     forced_callee ();
433
434   /* Force a call to builtin_frame_address with a positive argument
435      if required. This is necessary e.g. on sparc to have the register
436      windows flushed before we attempt to access them on the stack.  */
437 #if defined (FETCH_UP_FRAME_ADDRESS) && (FRAME_LEVEL == 0)
438   __builtin_frame_address (1);
439 #endif
440
441   top_frame = __builtin_frame_address (FRAME_LEVEL);
442   top_stack = CURRENT_STACK_FRAME;
443   current = (struct layout *) ((size_t) top_frame + FRAME_OFFSET);
444
445   /* Skip the number of calls we have been requested to skip, accounting for
446      the BASE_SKIP parameter.
447
448      FRAME_LEVEL is meaningless for the count adjustment. It impacts where we
449      start retrieving data from, but how many frames "up" we start at is in
450      BASE_SKIP by definition.  */
451
452   skip_frames = MAX (0, skip_frames - BASE_SKIP);
453
454   while (cnt < skip_frames)
455     {
456       current = (struct layout *) ((size_t) current->next + FRAME_OFFSET);
457       cnt++;
458     }
459
460   cnt = 0;
461   while (cnt < size)
462     {
463       if (STOP_FRAME (current, top_stack) ||
464           !VALID_STACK_FRAME((char *)(current->return_address + PC_ADJUST)))
465         break;
466
467       if (current->return_address < exclude_min
468           || current->return_address > exclude_max)
469         array[cnt++] = current->return_address + PC_ADJUST;
470
471       current = (struct layout *) ((size_t) current->next + FRAME_OFFSET);
472     }
473
474   return cnt;
475 }
476
477 #else
478
479 /* No target specific implementation and neither USE_GCC_UNWINDER not
480    USE_GCC_UNWINDER defined.  */
481
482 /*------------------------------*
483  *-- The dummy implementation --*
484  *------------------------------*/
485
486 int
487 __gnat_backtrace (array, size, exclude_min, exclude_max, skip_frames)
488      void **array ATTRIBUTE_UNUSED;
489      int size ATTRIBUTE_UNUSED;
490      void *exclude_min ATTRIBUTE_UNUSED;
491      void *exclude_max ATTRIBUTE_UNUSED;
492      int skip_frames ATTRIBUTE_UNUSED;
493 {
494   return 0;
495 }
496
497 #endif
498
499 #endif